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扫地机器人中有哪些传感器?传感的工作原理是什么?

2019-11-07 14:46:47 0条评论
任何机器人都离不开传感器,机器人要具备智能行为必须不断感知外界环境,从而做出相应的决策行为。扫地机器人中都有哪些传感器呢?他都是由哪些传感器构成的呢?传感的工作原理是什

任何机器人都离不开传感器,机器人要具备智能行为必须不断感知外界环境,从而做出相应的决策行为。扫地机器人中都有哪些传感器呢?他都是由哪些传感器构成的呢?传感的工作原理是什么样子的?今天扫地机器人网带着这些问题跟大家一起探讨下。

超声波传感器

超声波是一种一定频率范围的声波它具有在同种媒质中以恒定速率传播的特性,而在不同媒质的界面处,会产生反射现象利用这一特性,就可以根据测量发射波与反射波之间的时间间隔,从而达到测量距离的作用其具体的计算公式如下:
s=v×t/2

注:s:为障碍物与吸尘器之间的距离;
t:为发射到接收经历的时间;
v:为声波在空气中传播的速度

在扫地机器人中,避障功能的实现正是利用了这一超声波测距的原理它的传感器部分由三对(每对包括一个发射探头和一个接收探头)共六个超声波传感头组成

由单独的振荡电路产生频率固定为40kHz,幅值为5V的超声波信号在控制器送来的路选信号的作用下,40kHz的振荡信号被加在超声发射探头的两端,从而产生超声信号向外发射;该信号遇到障碍物时,产生反射波,当这一反射波被接收器接收后,根据前述测距的原理,就可以精确地判断障碍物的远近;同时,根据信号的幅值大小,也可以初步确定障碍物的大小。

超声波传感器采用直接反射式的检测模式。位于传感器前面的被检测物通过将发射的声波部分地发射回传感器的接收器,从而使传感器检测到被测物,经单片机系统处理判断前方物体的大小、远近及大体属性。

红外测距传感器

<a href=http://www.y8freegame.com/xiaomisdjqr/ target=_blank class=infotextkey><a href=http://www.y8freegame.com/xiaomisdjqr/ target=_blank class=infotextkey>小米扫地机</a>器人</a>
红外测距传感器利用红外信号遇到障碍物距离的不同反射的强度也不同的原理,进行障碍物远近的检测。红外测距传感器具有一对红外信号发射与接收二极管,发射管发射特定频率的红外信号,接收管接收这种频率的红外信号,当红外的检测方向遇到障碍物时,红外信号反射回来被接收管接收,经过处理之后,即可利用红外线的返回信号来识别周围环境的变化。值得一提的是现在卖的最好的小米扫地机器人和石头扫地机器人就是使用这种传感器。需要了解小米和石头扫地机器人的同学可以查看小米扫地机器人旗舰店和石头扫地机器人旗舰店

接触式传感器


接触式厚度传感器,通常采用电感式位移传感器、电容式位移传感器、电位器式位移传感器、霍耳式位移传感器等(见位移传感器)进行接触式厚度测量。为了连续测量移动着的物体的厚度,常在位移传感器的可动端头上安装滚动触头,以减少磨损。接触式厚度传感器可测量物体高度,空间大小。全能清洁机器人可利用这一点探测障碍物的高度,进一步做出判断发挥它的功能.

红外光电传感器

把浑浊度传感器的外壳固定在被测箱体内,采用一定波长的红外发光二极管作为检测光源,穿透被测溶液,检测其透射光强来检测溶液浑浊度的程度。红外发光二极管发射的红外光穿透被测溶液的介质,被接收端的光电三极管接受,产生光电流。由于溶液含有的介质、灰尘的颗粒大小、密度不同,光电三极管的光电流近似为线性变化。经滤波后输出,即得到与浑浊度相关的检测信号。

防碰撞传感器

因各种因素的影响,扫地机器人难免会有撞上障碍物的可能。为了处理这种情况,我们利用光电开关传感器来感应车体受到的碰撞,及碰撞的大概位置,以使扫地机器人做出相应的决策。

在扫地机器人的前端设计了约180°的碰撞板,在碰撞板左右两侧各装有一个光电开关。光电开关由一对红外发射对管组成,发光二极管发射的红外光线通过扫地机器人机身特制的小孔被光敏二极管接受,当机身碰撞板受到碰撞时,碰撞板就会挡住机身特制小孔,阻碍红外线的接受从而向控制系统传达信息。光电开关工作原理如图所示。此结构可避免测量盲区带来的误差。扫地机器人在任何方向上的碰撞,都会引起左右光电开关的响应,从而根据碰撞的方向做出相应的反应。

防跌落传感器

为了防止扫地机器人遇到台阶时跌落,在扫地机器人背面安装3个防跌落传感器。防跌落传感器安装位置如图所示。

防跌落传感器也是利用超声波进行测距。当扫地机器人行进至台阶边缘时,防跌落传感器利用超声波测得扫地机器人与地面之间的距离,当超过限定值时,向控制器发送信号,控制器控制扫地机器人进行转向,改变扫地机器人前进方向,从而实现防止跌落的目的。扫地机器人防止跌落示意图如图所示。

防过热传感器

为了防止扫地机器人持续工作导致电机过热,从而导致电路的烧毁,在扫地机器人电路板上安装两个温度传感器。当扫地机器人工作一段时间电机温度达到一定限度后一个温度传感器发送信号给控制器,控制器再控制扫地机器人停止工作,并运行散热风扇进行散热。当温度降到一定程度后,另一个温度传感器发送信号给控制器,控制器在控制扫地机器人继续工作。

床底深度清扫

床底、沙发底、柜子底等地方相对较脏,因此这些地方需要重点清扫,以保证清洁度。为实现此功能,在扫地机器人正面安装8个光敏传感器。

扫地机器人在床底或柜子底开始工作后,光敏传感器接收的光强较弱。当扫地机器人运行离开床底或柜子底时,光敏传感器接收到的光强发生变化,向控制器发送信号,控制器发出控制信号,使扫地机器人转向,重新回到暗处,继续进行清扫。

灰尘盒防满传感器

为了检查扫地机器人灰尘盒中的灰尘是否装满,在灰尘盒两侧安装变介质型电容传感器。当灰尘盒中灰尘高度到达电容传感器高度时,电容传感器中的介质发生改变,由于灰尘的介电常数与空气的介电常数不同,从而引起传感器电容变化,传感器将信号传给控制器,控制器控制扫地机器人发出报警信号,提醒主人应该清理灰尘盒了。

低电量自动返回充电功能


扫地机器人所带电池容量有限,所以就需要在电量低时自动返回充电基座进行充电再返回原位置继续打扫。当电量低于限定值时,控制器会向红外线发射器发送信号,红外线发射器向四周发射红外线。充电基座安装有红外线传感器,感受到来自扫地机器人发射来的红外线后,会向扫地机器人发射红外线。扫地机器人内部的红外线传感器接收到后会向控制器发送信号,控制器就会控制扫地机器人按照接受到红外线的方向找到充电基座,并自动返回进行充电。

边缘检测传感器


边缘检测传感器是一个机械开关,开关的触发端设计成一个滑轮结构,在机器人的两侧各装有一个,用于保证机器人可以始终贴着墙的边缘走。这样就可以对墙壁边缘死角部分进行更好的清扫。上面gif图片中的嘉世达机器人地妞就很好的做到了延边清扫,需要了解嘉世达地妞的朋友请查看拖地机器人好用么?看嘉世达机器人地妞668深度评测

光电编码器

光电编码器是扫地机器人上的位置和速度检测的传感器,扫地机器人上的光电编码器通过减速器和驱动轮的驱动电机同轴相连,并以增量式编码的方式记录驱动电机旋转角度对应的脉冲。由于光电编码器和驱动轮同步旋转,利用码盘、减速器、电机和驱动轮之间的物理参数,可将检测到的脉冲数转换成驱动轮旋转的角度,即机器人相对于某一参考点的瞬时位置,这就是所谓的里程计。光电编码器已经成为在电机驱动内部、轮轴,或在操纵机构上测量角速度和位置的最普遍的装置。因为光电编码器是本体感受式的传感器,在机器人参考框架中,它的位置估计是最佳的。

电子罗盘

电子罗盘是利用地磁场,检测电子罗盘模块相对于地磁场方向的偏转角度的传感器。电子罗盘模块是由高可靠性的磁性传感器及驱动芯片组成,集成度非常高,实现了高可靠性、高精度、强抗磁场干扰的数码电子罗盘功能。电子罗盘模块有两个磁性传感器和一个驱动芯片构成。磁性传感器里面包含一个LR振荡电路,当磁性传感器与地球磁感线平行方向夹角发生变化时,LR振荡电路的磁感应系数也会发生变化。驱动芯片通过磁性传感器磁感应系数的变化可以计算出磁性传感器与地球磁感线之间的夹角,驱动芯片可以连接三个磁性传感器,这三个磁性传感器方向互为垂直,这样就可以测量在三维方向上与地球磁感线的夹角,从而得到当前的三维方向。电子指南针模组只要得到水平方向上与地球磁感线的夹角就可以测得方向。

陀螺仪

针对电子罗盘容易受到电磁干扰以及光电编码器会受到轮子打滑等不确定因素造成的角度测量不准的特点,确定物体的运动方向还需要一个传感器,在上述情况发生时能够精确测量运动物体运动的角度。陀螺仪是用来测量运动物体的角度、角速度和角加速度的传感器,它能够有效解决上述问题。
以上就是扫地机器人最主要传感器,大家是不是已经详细了解了各种传感器都是怎么工作的。想了解扫地机器人原理的同学请扫地机器人的工作原理及机械结构

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作者:本文地址: http://www.y8freegame.com/xiaomisdjqr/1721.html发布于2019-11-07 14:46:47
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网友昵称:青山
天马 铁粉2019-11-07 14:46:47椅子 回复
文章不错,写的很好!